在線學習過程管理大數(shù)據(jù)的建設與應用

孫宏輝

【摘 要】 大數(shù)據(jù)應用是教育信息化的重要手段和特征之一。本文圍繞在線學習過程管理中大數(shù)據(jù)的建設與應用進行探討，分析了我國在線教育學習過程管理現(xiàn)狀，指出在線教育領域大數(shù)據(jù)應用可以挖掘有效學習模式、增強教學效果、提升管理效能；概括了在線學習過程管理運用大數(shù)據(jù)思維的關鍵因素，即化零為整與化整為零的思維、關鍵數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)的互通性、數(shù)據(jù)的有效性、數(shù)據(jù)的時效性和人的因素；從學習分析、教學分析和學教管綜合分析的維度，探討在線學習過程管理中大數(shù)據(jù)管理模式的應用；指出大數(shù)據(jù)應用中要避免陷入技術和數(shù)據(jù)決定教育的誤區(qū)，要重視對在線學習參與水平而不僅僅是參與度的研究，基于大數(shù)據(jù)思維的教育評估預測要保持理性、透明性與專業(yè)性。

【關鍵詞】 在線學習；學習過程管理；大數(shù)據(jù)思維；學習分析

【中圖分類號】 G434 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1009—458x（2016）11—0017—05

現(xiàn)代信息技術對教育領域產(chǎn)生著越來越深遠的影響。以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等為特征的信息化手段，催生出各種新的學習模式、教學模式和管理模式。教育部在《關于“十三五”期間全面深入推進教育信息化工作的指導意見（征求意見稿）》中指出：黨的十八大以來，“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃、促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要等有關政策密集出臺，信息化已成為國家戰(zhàn)略，教育信息化正迎來重大歷史發(fā)展機遇，我們要堅持融合創(chuàng)新，拓展教育信息化應用廣度與深度，依托網(wǎng)絡學習空間逐步實現(xiàn)對學生日常學習情況的大數(shù)據(jù)采集和分析，優(yōu)化教學模式。（教育部，2015）因此，利用互聯(lián)網(wǎng)和信息技術促進教育大數(shù)據(jù)建設與應用，有效開展在線學習并實現(xiàn)過程管理，不僅是開放大學、各高校網(wǎng)絡學院、各類培訓機構的主要教育目標，也是我國教育信息化發(fā)展的重要任務，是構建繼續(xù)教育公共服務平臺，擴大教育供給，促進教育公平，完善終身教育體系的主要途徑。

在當前互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下，大數(shù)據(jù)思維被越來越廣泛而深入地應用到教育領域，數(shù)據(jù)分析結果越來越多地影響管理和決策。在教育實踐中，我們如何對海量信息進行有效而充分的采集和挖掘，同時又要避免對數(shù)據(jù)和技術產(chǎn)生過度依賴，陷入技術決定教育和數(shù)據(jù)決定管理的誤區(qū)（鄭爭文，2016）？本文通過分析國內當前在線學習過程管理現(xiàn)狀和學習者學習過程中產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)，探討如何應用大數(shù)據(jù)思維來提升在線學習者的學習效果、在線教育的教學效果與管理水平，并以在線學習過程管理大數(shù)據(jù)應用為例，探討互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下教育大數(shù)據(jù)管理的新思維和新模式。

一、在線學習過程管理現(xiàn)狀

在線學習是隨著網(wǎng)絡技術發(fā)展出現(xiàn)的新的學習模式，是遠程教育發(fā)展的新階段，是利用計算機互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)，通過依托于網(wǎng)絡的學習平臺和管理平臺建立虛擬的學習環(huán)境實施教學、開展學習的過程。

我國在線教育于2000年前后緩慢起步。1999年，中央廣播電視大學在電大系統(tǒng)啟動“開放教育”試點；2000年，教育部批準68所高校建立網(wǎng)絡教育學院，同一時間，新東方網(wǎng)校上線運行；2010年，在線教育開始蓬勃發(fā)展；2012年美國三大MOOC平臺催生了國內千百計企業(yè)加盟教育培訓，進軍在線教育特別是高等教育市場；2014年，隨著國務院“取消和下放利用網(wǎng)絡實施遠程高等學歷教育的網(wǎng)校審批”，我國在線教育市場走向開放和多元化；2015年，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代到來，為我國基于信息技術的在線教育帶來新的機遇與挑戰(zhàn)。

我國在線教育學習過程管理存在幾個普遍性現(xiàn)象：一是教、學、管分離，使得信息碎片和數(shù)據(jù)孤島問題凸顯（顧小清，等，2014）；二是各高?；蚺嘤枡C構信息技術與教育教學的深度融合不夠，對整個學習周期的管理缺乏頂層設計，導致諸多平臺運行不力，管理模式固化，數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一；三是在教學和資源建設方面，教學設計和課程資源面向所有學習者，沒有考慮對不同學習者的適用性，無法滿足其個性化需求，也就無法實現(xiàn)真正意義上的個性化人才培養(yǎng)；四是在學習支持服務方面，大眾化的學習支持多，個性化的學習支持少（吳南中，2015）；五是缺乏對學習效果、教學效果的有效評價和激勵機制，在線學習活動的參與度低，學習任務的完成率差。此外，在線課程學習的課程完成率低，在線學歷教育的畢業(yè)率明顯低于傳統(tǒng)教育的問題一直是困擾遠程教育可持續(xù)發(fā)展的難題之一，特別是在缺乏有效的教學約束管理和學習支持服務的情況下這一現(xiàn)象尤為明顯。

二、大數(shù)據(jù)思維對在線學習過程管理的啟示

與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，互聯(lián)網(wǎng)和信息時代產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出在線、實時、全貌的顯著特征。如果說傳統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生出自然價值，大數(shù)據(jù)則衍生出智慧價值，它深刻改變了人們對待數(shù)據(jù)的思維方式，這主要體現(xiàn)在：一是總體思維，從原本只能采集樣本數(shù)據(jù)到獲取全面、系統(tǒng)的所有相關數(shù)據(jù)；二是容錯思維，從微觀和精準性向宏觀和包容性轉變；三是相關思維，不再執(zhí)著于對數(shù)據(jù)進行因果關系的分析，而是聚焦到相關關系和對未來的洞見與預測分析；四是智能思維，使線性、簡單的機器思維變得像人腦一樣呈現(xiàn)出主動性、邏輯性和前瞻性。

針對在線教育領域，我們可以把大數(shù)據(jù)思維應用到在線學習過程管理中，以數(shù)據(jù)為核心梳理架構管理流程，利用全樣本數(shù)據(jù)搜集協(xié)助管理判斷，通過對過程數(shù)據(jù)的快速獲取實現(xiàn)管理高效，通過過程相關性數(shù)據(jù)分析預測管理風險，把數(shù)據(jù)處理結果轉化為管理決策支持，探索實現(xiàn)管理主動性和智能化的渠道。例如通過對多維度、多元化、分散異構的海量在線學習相關數(shù)據(jù)進行采集、分析和挖掘，研究學習者需求，推薦適用不同個體的學習資源，避免其面對海量信息卻無法提取有效資源而產(chǎn)生空茫狀態(tài)（楊現(xiàn)民，等，2016）；研究學習者特點，協(xié)助其制定個性化的學習計劃；研究學習者學習過程，通過及時有效的技術支持與信息推送服務，緩解在線學習者由于時空分離、師生分離產(chǎn)生的孤獨感；研究學習者學習生命周期中的動態(tài)影響因素，進行評估預測與風險預警等。

在在線學習過程管理中應用大數(shù)據(jù)思維和技術，跟蹤學習者學習過程和學習行為，跟蹤教學活動與學習者參與狀況，進行教學質量監(jiān)控，對學習效果、教學效果、資源適用度等進行評估預測，具有積極的現(xiàn)實意義：① 挖掘有效學習模式，助力在線學習者學習能力和自我管理能力的提升，實現(xiàn)深度學習； ② 掌握學習者學習動因與需求，為在線學習者提供真正意義上的個性化教學與支持服務；③ 促進在線教學模式的改進和教學效果提升，提高教學活動參與度，降低輟學率（謝洵，2016）；④ 為教學管理和科學決策提供智慧支撐；⑤ 促進數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一，實現(xiàn)信息共建共享，促進教育的透明與公平。

三、在線學習過程管理大數(shù)據(jù)建設關鍵問題探討

在線學習者的學習過程概括講包括學習內容選擇（課程資源或專業(yè)）、就讀學?；驒C構選擇、注冊繳費、參加教學活動、自主學習、學習效果考核與評價、成果獲取（如獲得畢業(yè)或課程證書）。在線學習者的學習過程，由于處在虛擬網(wǎng)絡和課堂中，又受到諸如學習者特征、環(huán)境、工作與生活狀態(tài)、對教師與資源適應度等多種因素影響與制約，因此在線學習過程管理大數(shù)據(jù)建設與應用，要關注以下幾個關鍵問題：

1. 化零為整與化整為零的思維

大數(shù)據(jù)是一種新的思維方式，一種解決問題的新方法（趙靖巖，等，2016）?；銥檎褪且占c學生學習過程相關的各類碎片化信息，進行分類統(tǒng)計，通過大數(shù)據(jù)建模，形成結構化的數(shù)據(jù)表或可視化的分析結果，據(jù)此對學習、教學和管理進行評估和預測?；麨榱闶菍Υ髷?shù)據(jù)所呈現(xiàn)結果的反饋與落實，關注到每一位學習者個體分析結果，對教學與管理從每一個細節(jié)進行調整與改進。例如依據(jù)在線學習特點對資源進行分解制作微課，依據(jù)風險預警為每一位學習者提供有針對性的信息推送服務，教師依據(jù)學習效果評估實時改進教學設計，在教學過程中為學習者提供個性化支持等。

2. 關鍵數(shù)據(jù)庫的建立

數(shù)據(jù)采集是大數(shù)據(jù)應用的首要和基礎工作。圍繞在線學習者的學習過程，要建立一系列關鍵信息數(shù)據(jù)庫：① 學生信息庫，包括個人基本信息、學習者特征、環(huán)境、學習動因與目標等；② 師資信息庫，包括學習過程涉及的專業(yè)負責人、課程責任教師、課程輔導教師、導學教師、技術支持教師、教務管理教師等各類師資；③ 課程資源庫，包括圍繞課程學科建設的系統(tǒng)資源、針對課程模塊提供的支撐素材、各類專題研究與討論等；④ 學分與成績庫，記錄學習者圍繞課程或專業(yè)學習的階段性和終結性學習效果與獲得成果及相關信息；⑤ 教學過程信息庫，采集教學實施過程中的教學策略、教學行為、教學活動、技術運用、教學效果等信息；⑥ 質量評價保障信息庫實現(xiàn)多元化質量因子采集與質量標準的確立。

3. 數(shù)據(jù)的互通性

互聯(lián)網(wǎng)極大地促進了數(shù)據(jù)的開放，但基于在線學習的各類高校和教育機構都建有獨立的諸多教學、教務、考核等管理平臺，這些平臺使用不同的開發(fā)工具和數(shù)據(jù)庫技術，必然造成數(shù)據(jù)管理上的獨占性、封閉性和數(shù)據(jù)范式的不一致。因此，大數(shù)據(jù)應用需要更高層面的統(tǒng)籌規(guī)劃和頂層設計，建立開放的、采用相同范式和標準的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理的標準化和數(shù)據(jù)互通共享。2015年9月正式啟動的國際開放數(shù)據(jù)憲章就提出了開放數(shù)據(jù)必須保證互通性的倡議，提出將努力“制定并實現(xiàn)統(tǒng)一、開放的數(shù)據(jù)標準，從而確保數(shù)據(jù)的格式、結構和通用標識符都具備互通性”（高豐，2016）。

4. 數(shù)據(jù)的有效性

信息技術的飛速發(fā)展使海量的數(shù)據(jù)采集變得越來越高效，但并非收集的基礎數(shù)據(jù)量越龐大，分析預測的結果準確性就越高，大量無效的信息不但會造成冗余，影響數(shù)據(jù)處理的效率，更重要的是會干擾數(shù)據(jù)加工過程與風險導向，使預測結果偏離最接近真實的方向。因此，有效數(shù)據(jù)的遴選是在線學習過程數(shù)據(jù)采集的首要任務。

5. 數(shù)據(jù)的時效性

大數(shù)據(jù)應用中，反應速度極為關鍵。我們知道，大數(shù)據(jù)獲取的不僅是歷史數(shù)據(jù)，更重要的是即時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從產(chǎn)生的一刻起，就是有不同生命周期的，這就決定了數(shù)據(jù)價值會隨時間發(fā)生動態(tài)變化。因此，在線學習過程管理大數(shù)據(jù)應用中要重視數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘與結果呈現(xiàn)的時效性。要確保預測結果的有效性和價值實現(xiàn)，建立對在線學習過程相關數(shù)據(jù)的快速反應機制就顯得尤為重要。

6. 分析結果的準確性與質量

數(shù)據(jù)分析結果的準確性和質量直接影響管理決策方向。對于在線學習過程管理中關鍵環(huán)節(jié)的教學評價，在數(shù)據(jù)建設中要聚焦于實現(xiàn)教育質量保障的理性、透明性、可測量性和專業(yè)性，建立一種相互信任、權利與責任相平衡的質量文化（張應強，等，2014）。要重視對在線學習參與水平而不僅僅是參與度的數(shù)據(jù)研究，通過大數(shù)據(jù)應用探索有效的測量標準、方法與機制。對此，美國雪域大學DI Sun提出了測量學習者參與水平的三要素，即情感參與、認知參與和行為參與，并構建了包含21項條目的量表（梁林梅，等，2016）。這些研究成果可作為我們探索在線學習過程管理大數(shù)據(jù)挖掘和分析的參考。

7. 人的因素

對大數(shù)據(jù)進行加工處理，依托的不僅僅是數(shù)據(jù)分析軟件和信息技術，更重要的是人的參與。數(shù)據(jù)挖掘的靈魂是智能算法，通過對數(shù)據(jù)的分析、整合與設計實現(xiàn)信息向價值的轉換，體現(xiàn)的是人的智慧與思維。因此，在線教育的教師和管理者要具備一定的大數(shù)據(jù)思維和數(shù)據(jù)挖掘基礎知識，做既懂得數(shù)據(jù)分析技術又諳熟各項具體業(yè)務的復合型人才；大數(shù)據(jù)建模與應用的技術實施者，同時要了解并熟悉在線教育的特征和發(fā)展現(xiàn)狀，要跟蹤在線教育的新變化和新理念，才能挖掘教育大數(shù)據(jù)所潛藏的更高價值。

四、在線學習過程管理大數(shù)據(jù)

應用模式設計

大數(shù)據(jù)應用遵循數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、結果呈現(xiàn)的基本模型。其中，數(shù)據(jù)收集是大數(shù)據(jù)應用的最基礎最底層任務，通過數(shù)據(jù)采集將數(shù)量龐大、結構復雜的信息匯聚起來建立關鍵信息數(shù)據(jù)庫。依據(jù)不同模型對收集到的各類數(shù)據(jù)通過挖掘和分析等技術手段和設計進行預處理和再加工，最終轉化為可視化結果輸出并落地應用，是大數(shù)據(jù)管理要實現(xiàn)的核心目標。依據(jù)不同的研究領域，大數(shù)據(jù)管理衍生出諸多不同的更具體的應用模式，這里圍繞在線學習過程，從學習分析、教學分析以及二者相結合的維度對大數(shù)據(jù)管理模式進行探討。

1. 學習分析模式

學習分析是大數(shù)據(jù)在教育領域的典型應用（王良周，等，2016）。新媒體聯(lián)盟（New Media Consortium）將學習分析定義為：利用松散耦合的數(shù)據(jù)收集工具和分析技術，研究分析學習者學習參與、學習表現(xiàn)和學習過程的相關數(shù)據(jù)，進而對課程、教學和評價進行實時修正（徐鵬，等，2013）。以在線學習者及其學習過程為主體，對在線學習過程進行分析的過程同樣如此。它通過收集學習者特征、學習背景、學習動因與需求等數(shù)據(jù)，跟蹤學習過程中的狀態(tài)、行為、影響因子、資源利用、作業(yè)與考核情況等信息，利用預設的模型對數(shù)據(jù)加以分析，并呈現(xiàn)出可視化數(shù)據(jù)分析結果。在線學習分析的大數(shù)據(jù)應用主要體現(xiàn)在：在保護學生個人隱私的基礎上，盡可能全面并有效地反映客觀真實；能預測學生的學習行為與需求，實現(xiàn)有針對性地為學習者提供支持和服務；依據(jù)正確的判斷進行風險預警，并體現(xiàn)關鍵性和前瞻性；能夠挖掘有效的個性化學習模式，提升學習者的學習能力、自我調適能力和管理能力。

2. 教學分析模式

在線學習教學分析圍繞教師的教學周期進行，聚焦于教師特征提取、課程資源建設、教學活動設計、線上互動學習設計、線下任務部署、學生資源訪問情況、活動參與情況、考核與學習效果評價、教學評價等環(huán)節(jié)，在數(shù)據(jù)采集和分析的基礎上，力爭針對每一位學習者實現(xiàn)真正意義上的“因材施教”。對在線學習教學分析應用大數(shù)據(jù)思維的重點聚焦在三方面：一是從互聯(lián)網(wǎng)海量的公開資源中遴選優(yōu)質、適用的資源應用于課程教學；二是通過跟蹤教學活動參與效果與學生行為，及時調整、改進教學設計手段與策略方法，激發(fā)學習者學習動力，提升其學習效果；三是通過對整個教學過程的跟蹤反饋與評價，找到提高課程整體設計水平和資源質量的切入點，同時提升在線課程責任教師、在線輔導教師的教學能力和教學效果（鄭燕林，等，2015）。

3. 學教管相結合的分析模式

學習、教學和管理在在線學習中是交叉進行并互相影響的。隨著教育領域中大數(shù)據(jù)應用逐漸引起關注，功能相對單一的“學習分析系統(tǒng)”已經(jīng)不能滿足互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下教育發(fā)展的需要。學習者希望能利用碎片化的時間學習到豐富有用的知識或技能，實現(xiàn)高效能又不枯燥的學習；教師希望設計出受歡迎的優(yōu)質課程或資源，開發(fā)學習者感興趣又能保持高參與度和持久度的學習活動，展現(xiàn)教師的價值與成就感；管理者希望能建立一個通暢的管理流程和渠道，并實時捕捉過程中發(fā)生的問題和需求，實現(xiàn)高品質服務和高效率管理。上述三者目標的共同實現(xiàn)，將促成學?；驒C構的品牌建立與影響力提升。于是，學教管相結合的大數(shù)據(jù)分析模式應此而生。這種分析模式如圖一所示，它具備統(tǒng)籌規(guī)劃與頂層設計，圍繞學習者整個學習周期，從更全面的多元化的角度收集數(shù)據(jù)，在有專業(yè)技術人員進行大數(shù)據(jù)平臺搭建的基礎上，結合實際需求與發(fā)展趨勢對數(shù)據(jù)進行算法設計研究，再將處理結果在學習、教學與管理中落地應用，并在實踐中不斷調整和改進。

結束語

終身學習已經(jīng)從教育觀念發(fā)展成為全球性的共同行動，成為人們不可或缺的生存和生活方式，在線學習作為實現(xiàn)終身學習的必要途徑，以其豐富多樣的資源、多元化的教學方式、自由靈活的學習方式、開放包容的入學條件等優(yōu)勢，受到越來越多學習者青睞。2015年在青島舉行的國際教育信息化大會上通過的《青島宣言》中指出，“在線學習，包含大規(guī)模開放在線學習課程（MOOCS），具有建立邁向高等教育和終身學習新路徑的潛力。我們鼓勵那些為改進在線學習而探索大數(shù)據(jù)潛力的努力，這使我們深入了解學生行為和學習活動，并且改進在線課程的設計和組織形式?！币孕畔⒓夹g為手段，對在線學習者學習過程產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進行研究，是一項復雜的系統(tǒng)工程，探討更適應學習者個性化的學習模式，不斷改進教學模式，建立先進的管理體系，是在線教育工作者不懈努力的目標。在此，筆者結合多年在開放教育一線教育教學管理經(jīng)驗，謹以此文與從事在線教育的同行們就在線學習大數(shù)據(jù)思維與應用進行探討，以期引發(fā)對在線教育大數(shù)據(jù)更深入的研究。

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責任編輯 鄧幸濤